I lipidi di membrana più abbondanti sono i fosfolipidi. Questi hanno un gruppo di testa polare e due code idrocarburiche idrofobiche. Le code sono di solito acidi grassi e possono differire in lunghezza.

Le molecole idrofile si dissolvono facilmente in acqua perché contengono gruppi carichi o gruppi polari non carichi, che possono formare interazioni elettrostatiche favorevoli o legami idrogeno con le molecole d’acqua
Le molecole idrofobiche sono insolubili in acqua perché tutti o la maggior parte dei loro atomi sono senza carica e non polari. Non possono formare interazioni energeticamente favorevoli con le molecole d’acqua.
Se disperse in acqua, costringono le molecole d’acqua adiacenti a riorganizzarsi in gabbie di ghiaccio che circondano le molecole idrofobiche.

Per questa ragione, le molecole lipidiche si aggregano spontaneamente per seppellire le loro code idrofobiche all’interno ed esporre le loro teste idrofobiche all’acqua.

Essendo molecole fosfolipidiche cilindriche, formano spontaneamente il bilayer in ambienti acquosi. In questa disposizione energeticamente più favorevole, le teste idrofile sono rivolte verso l’acqua su ogni superficie del bilayer e le code idrofobiche sono protette dall’acqua all’interno.